一种“新型”的光刻技术

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文章摘要

过去五年，全球半导体制造的核心焦点集中在光刻机的地缘政治博弈上。ASML的EUV光刻系统成为5nm以下先进制程的唯一通行证，其高达3亿美元的造价和45万个零件的复杂度，使得整个行业的创新节奏被EUV的产能和供应所制约。苹果、台积电、三星和英特尔等巨头的发展速度，都间接受到这一技术的限制。与此同时，非EUV技术如电子束直写（E-Beam Lithography）、纳米压印（NIL）和掩模直写（ML2）长期被视为潜在的替代方案，却始终未能进入量产阶段，成为摩尔定律边缘的“幽灵技术”。

然而，AI技术的爆发正在重塑这一格局。在先进封装、异构集成和Chiplet等多工艺混合的背景下，传统光学光刻难以满足全部需求，这为曾被遗忘的非EUV技术提供了新的发展机遇。SecureFoundry推出的Hyper-Beam Array（HBA）光刻系统采用了6.5万条独立控制的电子光束，能够在15分钟内完成100mm晶圆的图案化，显著提升了AI芯片设计的灵活性和效率。该系统支持晶圆级集成和多设计变体测试，为科研院所和防务承包商提供了高度定制化的解决方案。

电子束直写技术的历史充满波折。早期的单束电子束系统因吞吐量过低而无法满足量产需求，多光束并行直写的尝试也因技术难度和资金短缺而屡屡受挫。台积电曾投资多光束光刻技术，但最终转向EUV。荷兰公司Mapper Lithography的FLX-1200系统曾接近商业化，却因资金链断裂而破产，其资产被ASML收购后，电子束技术被整合入检测和量测产品线，而非直接用于光刻。

AI时代的到来为电子束直写技术注入了新的活力。Multibeam推出的多列电子束光刻系统（MEBL）将吞吐量提升了100倍以上，成为高分辨率无掩模光刻的领先解决方案。SkyWater Technology已订购该系统用于快速生产高混合集成电路。Synopsys等EDA厂商也积极适配并行电子束写入流程，进一步推动了技术的商业化进程。2025年，Multibeam完成3100万美元B轮融资，资金将用于开发面向300mm晶圆的新一代MEBL平台，满足AI芯片和先进封装的需求。

资本市场和产业巨头对电子束直写技术的重新关注，反映了其在AI时代的独特价值。这项技术并非EUV的替代品，而是为被EUV排除的创新提供了落地的可能性。Onto Innovation和Lam Research等机构的高管均指出，电子束直写在先进封装和异构集成领域具有巨大潜力，能够实现更高密度的芯片互连和更敏捷的开发路径。技术的命运往往取决于时代的需求，而AI的爆发正为电子束直写技术带来前所未有的发展机遇。